[发明专利]一种基于双自聚焦透镜结构的光学窗口

说明书

本发明属于激光火工品领域，特别是一种基于双自聚焦透镜结构的光学窗口。包括点火激光器，检测激光器，光开关，光电探测器，第一自聚焦透镜，第二自聚焦透镜和蓝宝石透窗；点火激光器，检测激光器分别通过点火输入光纤和检测输入光纤与光开关连接，光开关通过点火光纤与第一自聚焦透镜连接，光电探测器通过检测光纤与第一自聚焦透镜连接，第一自聚焦透镜后依次放置第二自聚焦透镜和蓝宝石透窗，且第一自聚焦透镜、第二自聚焦透镜和蓝宝石透窗光轴同轴。本申请的光学窗口克服了目前激光火工品光学窗口的技术缺陷，避免降低激光辐射功率密度，保证一定比例的检测光进入检测光纤，提高各个火工品反射率的一致性，提高光学窗口耐膛压的能力。

技术领域

本发明属于激光火工品领域，特别是一种基于双自聚焦透镜结构的光学窗口。

背景技术

激光点火/起爆系统中，激光将能量通过光纤传输到换能元点火药剂的表面，从而将火工品点火或起爆。激光点火起爆系统要求对整个光路系统的连续性进行检测，因此需要一种激光火工品光学窗口部分将部分检测光的入射光反射到检测光纤，通过光电转换定量检测从光学窗口反射进入检测光纤的检测光的光功率，从而判断整个光路系统的连续性。

传统的激光火工品光学窗口是位于点火药剂与点火光纤之间的圆形平板玻璃，主要作用是对药剂进行密封，并将一部分检测光反射到检测光纤中。这种光学窗口结构简单但存在较多缺点：对激光存在发散角，激光通过光学窗口后，光斑面积增大，功率密度大大下降，进而导致成功点火需要较大的激光器点火阈值功率和点火可靠性裕度降低。而且该结构不利于光路系统的自检，即在这种结构中，各个火工品的反射率随机性很大，导致难以制定光路连续性检测的定量判据。点火时，点火器内药剂产生的膛压较高，对于自聚焦结构的光学窗口容易造成损坏或冲碎，造成膛压下降甚至点火失败，并且可能对前端的光学器件及光纤造成损伤或破坏。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于双自聚焦透镜结构的光学窗口。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于双自聚焦透镜结构的光学窗口，包括点火激光器，检测激光器，光开关，光电探测器，第一自聚焦透镜，第二自聚焦透镜和蓝宝石透窗；

所述点火激光器，检测激光器分别通过点火输入光纤和检测输入光纤与光开关连接，所述光开关通过点火光纤与第一自聚焦透镜连接，所述光电探测器通过检测光纤与第一自聚焦透镜连接，所述第一自聚焦透镜后依次放置第二自聚焦透镜和蓝宝石透窗，且所述第一自聚焦透镜、第二自聚焦透镜和蓝宝石透窗光轴同轴。

进一步的，所述第一自聚焦透镜与第二自聚焦透镜之间设置有空隙。

进一步的，所述空隙的长度为L，其中0＜L≤0.2mm。

进一步的，所述第一自聚焦透镜的长度为0.23～0.25P，所述第二自聚焦透镜的长度为0.16～0.23P，其中P为自聚焦透镜的周期。

进一步的，所述蓝宝石透窗厚度为1～2mm，其与药剂接触。

进一步的，所述第一自聚焦透镜的后表面镀有分色膜，所述分色膜对检测激光进行高反射，对点火激光进行高透过。

进一步的，所述分色膜对750～900nm波长激光高透过率，对550～680nm波长激光高反射率。

进一步的，所述点火光纤和检测光纤纤芯直径相等，点火光纤和检测光纤同轴耦合，封装成耦合光纤，耦合光纤的纤芯对称点与第一自聚焦透镜、第二自聚焦透镜(12)、蓝宝石透窗的光轴同轴。

进一步的，所述点火光纤和检测光纤纤芯直径为100-110μm。

本发明与现有技术相比，其显著优点如下：

(1)在双自聚焦透镜结构的基础上增加蓝宝石组成的光学窗口，提高了光学窗口在使用过程中承受高温和高膛压的能力，能够有效的保护光纤。